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典例 7 如图,在梯形 $ABCD$ 中,$AD // BC$,$BD = CD$,且 $\angle ABC$ 为锐角。已知 $AD = 4$,$BC = 12$,$E$ 为 $BC$ 上的一点,连结 $DE$。
(1) 当四边形 $ABED$ 是等腰梯形时,求 $CE$ 的长。
(2) 当四边形 $ABED$ 是直角梯形时,求 $CE$ 的长。
]

(1) 当四边形 $ABED$ 是等腰梯形时,求 $CE$ 的长。
(2) 当四边形 $ABED$ 是直角梯形时,求 $CE$ 的长。
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答案:
(1) 过点 $ A $、$ D $ 分别作 $ BC $ 的垂线,垂足为 $ M $、$ N $。
∵ $ AD // BC $,
∴ 四边形 $ AMND $ 为矩形,$ MN = AD = 4 $,$ AM = DN $。
∵ $ BD = CD $,$ BC = 12 $,
∴ $ \triangle BDC $ 为等腰三角形,$ N $ 为 $ BC $ 中点,$ BN = NC = 6 $。
设 $ CE = y $,则 $ BE = 12 - y $。
∵ 四边形 $ ABED $ 是等腰梯形,$ AD // BE $,
∴ 腰 $ AB = DE $。
在 $ Rt\triangle ABM $ 中,$ BM = BN - MN = 6 - 4 = 2 $,$ AB^2 = AM^2 + BM^2 = h^2 + 2^2 $。
在 $ Rt\triangle DNE $ 中,$ EN = NC - CE = 6 - y $,$ DE^2 = DN^2 + EN^2 = h^2 + (6 - y)^2 $。
∵ $ AB = DE $,
∴ $ h^2 + 2^2 = h^2 + (6 - y)^2 $,解得 $ y = 4 $($ y = 8 $ 时 $ ABED $ 为平行四边形,舍去)。
∴ $ CE = 4 $。
(2)
∵ 四边形 $ ABED $ 是直角梯形,$ AD // BE $,直角梯形有一内角为直角。
∵ $ \angle ABC $ 为锐角,
∴ 直角只能在 $ E $ 处,即 $ DE \perp BC $。
∵ $ BD = CD $,$ DE \perp BC $,
∴ $ E $ 为 $ BC $ 中点(等腰三角形三线合一)。
∵ $ BC = 12 $,
∴ $ CE = \frac{1}{2}BC = 6 $。
(1) $ 4 $;
(2) $ 6 $。
(1) 过点 $ A $、$ D $ 分别作 $ BC $ 的垂线,垂足为 $ M $、$ N $。
∵ $ AD // BC $,
∴ 四边形 $ AMND $ 为矩形,$ MN = AD = 4 $,$ AM = DN $。
∵ $ BD = CD $,$ BC = 12 $,
∴ $ \triangle BDC $ 为等腰三角形,$ N $ 为 $ BC $ 中点,$ BN = NC = 6 $。
设 $ CE = y $,则 $ BE = 12 - y $。
∵ 四边形 $ ABED $ 是等腰梯形,$ AD // BE $,
∴ 腰 $ AB = DE $。
在 $ Rt\triangle ABM $ 中,$ BM = BN - MN = 6 - 4 = 2 $,$ AB^2 = AM^2 + BM^2 = h^2 + 2^2 $。
在 $ Rt\triangle DNE $ 中,$ EN = NC - CE = 6 - y $,$ DE^2 = DN^2 + EN^2 = h^2 + (6 - y)^2 $。
∵ $ AB = DE $,
∴ $ h^2 + 2^2 = h^2 + (6 - y)^2 $,解得 $ y = 4 $($ y = 8 $ 时 $ ABED $ 为平行四边形,舍去)。
∴ $ CE = 4 $。
(2)
∵ 四边形 $ ABED $ 是直角梯形,$ AD // BE $,直角梯形有一内角为直角。
∵ $ \angle ABC $ 为锐角,
∴ 直角只能在 $ E $ 处,即 $ DE \perp BC $。
∵ $ BD = CD $,$ DE \perp BC $,
∴ $ E $ 为 $ BC $ 中点(等腰三角形三线合一)。
∵ $ BC = 12 $,
∴ $ CE = \frac{1}{2}BC = 6 $。
(1) $ 4 $;
(2) $ 6 $。
变式 7 [2025·广东]如图,$CD$ 是 $Rt \triangle ABC$ 斜边 $AB$ 上的中线,过点 $A$,$C$ 分别作 $AE // DC$,$CE // AB$。现有以下命题:
① 若连结 $BE$,交 $CA$ 于点 $F$,则 $S_{\triangle CFB} = 2S_{\triangle CEF}$。
② 若连结 $ED$,则 $ED \perp AC$。
③ 若连结 $ED$,则 $ED = BC$。
任选两个命题,先判断真假,再证明或举反例。
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① 若连结 $BE$,交 $CA$ 于点 $F$,则 $S_{\triangle CFB} = 2S_{\triangle CEF}$。
② 若连结 $ED$,则 $ED \perp AC$。
③ 若连结 $ED$,则 $ED = BC$。
任选两个命题,先判断真假,再证明或举反例。
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答案:
选择命题②和③进行判断与证明:
命题②:若连结 $ED$,则 $ED \perp AC$。(真命题)
证明:
以 $C$ 为原点,$CA$ 为 $x$ 轴,$CB$ 为 $y$ 轴建立坐标系。设 $A(2b,0)$,$B(0,2c)$,则斜边 $AB$ 中点 $D(b,c)$。
由 $AE // DC$ 且 $CE // AD$,可求得 $E(b,-c)$(过程略)。
$ED$ 两点坐标为 $E(b,-c)$,$D(b,c)$,故 $ED$ 所在直线为 $x=b$(竖直线)。
$AC$ 在 $x$ 轴上(水平线),竖直线与水平线垂直,因此 $ED \perp AC$。
命题③:若连结 $ED$,则 $ED = BC$。(真命题)
证明:
由坐标系得 $E(b,-c)$,$D(b,c)$,则 $ED = \sqrt{(b-b)^2 + [c - (-c)]^2} = \sqrt{0 + (2c)^2} = 2c$。
$B(0,2c)$,$C(0,0)$,则 $BC = \sqrt{(0-0)^2 + (2c-0)^2} = 2c$。
因此 $ED = BC$。
结论:命题②和③均为真命题。
命题②:若连结 $ED$,则 $ED \perp AC$。(真命题)
证明:
以 $C$ 为原点,$CA$ 为 $x$ 轴,$CB$ 为 $y$ 轴建立坐标系。设 $A(2b,0)$,$B(0,2c)$,则斜边 $AB$ 中点 $D(b,c)$。
由 $AE // DC$ 且 $CE // AD$,可求得 $E(b,-c)$(过程略)。
$ED$ 两点坐标为 $E(b,-c)$,$D(b,c)$,故 $ED$ 所在直线为 $x=b$(竖直线)。
$AC$ 在 $x$ 轴上(水平线),竖直线与水平线垂直,因此 $ED \perp AC$。
命题③:若连结 $ED$,则 $ED = BC$。(真命题)
证明:
由坐标系得 $E(b,-c)$,$D(b,c)$,则 $ED = \sqrt{(b-b)^2 + [c - (-c)]^2} = \sqrt{0 + (2c)^2} = 2c$。
$B(0,2c)$,$C(0,0)$,则 $BC = \sqrt{(0-0)^2 + (2c-0)^2} = 2c$。
因此 $ED = BC$。
结论:命题②和③均为真命题。
例 1 [2025·浙江模拟]阅读下列材料:
在数学课上,老师提出一道尺规作图问题:
已知:如图 1,$AB // CD$,$AE$ 平分 $\angle BAC$,交 $CD$ 于点 $E$。
求作:菱形 $ACEF$,并使点 $F$ 在 $AB$ 上。
小明:如图 2,作 $\angle ACD$ 的平分线 $CF$,交 $AB$ 于点 $F$,连结 $EF$。
小英:如图 3,以点 $E$ 为圆心,$AE$ 长为半径作弧,交 $AB$ 于点 $F$,连结 $EF$。
小明:小英,你的作法有问题。
小英:哦……我的作法确实存在问题,你的作法是正确的。
(1) 给出小明作法中四边形 $ACEF$ 是菱形的证明。
(2) 指出小英作法中存在的问题。
【易错剖析】本题容易出错的地方在于:(1) 把菱形的判定方法记混;(2) 误认为 $\angle ACE = 60^{\circ}$;(3) 把邻边相等与边和其中一条对角线相等混淆。
【我的思考】

在数学课上,老师提出一道尺规作图问题:
已知:如图 1,$AB // CD$,$AE$ 平分 $\angle BAC$,交 $CD$ 于点 $E$。
求作:菱形 $ACEF$,并使点 $F$ 在 $AB$ 上。
小明:如图 2,作 $\angle ACD$ 的平分线 $CF$,交 $AB$ 于点 $F$,连结 $EF$。
小英:如图 3,以点 $E$ 为圆心,$AE$ 长为半径作弧,交 $AB$ 于点 $F$,连结 $EF$。
小明:小英,你的作法有问题。
小英:哦……我的作法确实存在问题,你的作法是正确的。
(1) 给出小明作法中四边形 $ACEF$ 是菱形的证明。
(2) 指出小英作法中存在的问题。
【易错剖析】本题容易出错的地方在于:(1) 把菱形的判定方法记混;(2) 误认为 $\angle ACE = 60^{\circ}$;(3) 把邻边相等与边和其中一条对角线相等混淆。
【我的思考】
答案:
(1) 证明:
∵AB//CD,
∴∠BAC=∠ACD(两直线平行,内错角相等)。
∵AE平分∠BAC,CF平分∠ACD,
∴∠CAE=1/2∠BAC,∠ACF=1/2∠ACD,
∴∠CAE=∠ACF,
∴AE//CF(内错角相等,两直线平行)。
∵AB//CD,即AF//CE,
∴四边形ACEF是平行四边形(两组对边分别平行的四边形是平行四边形)。
∵AB//CD,
∴∠AFC=∠FCE(两直线平行,内错角相等)。
∵CF平分∠ACD,
∴∠FCE=∠ACF,
∴∠AFC=∠ACF,
∴AC=AF(等角对等边)。
∵四边形ACEF是平行四边形,
∴AF=CE,AC=EF,
∴AF=AC,
∴平行四边形ACEF是菱形(有一组邻边相等的平行四边形是菱形)。
(2) 小英的作法仅能保证EF=AE,但无法确保四边形ACEF是平行四边形,且不能保证邻边相等,因此不能构成菱形。
(1) 证明:
∵AB//CD,
∴∠BAC=∠ACD(两直线平行,内错角相等)。
∵AE平分∠BAC,CF平分∠ACD,
∴∠CAE=1/2∠BAC,∠ACF=1/2∠ACD,
∴∠CAE=∠ACF,
∴AE//CF(内错角相等,两直线平行)。
∵AB//CD,即AF//CE,
∴四边形ACEF是平行四边形(两组对边分别平行的四边形是平行四边形)。
∵AB//CD,
∴∠AFC=∠FCE(两直线平行,内错角相等)。
∵CF平分∠ACD,
∴∠FCE=∠ACF,
∴∠AFC=∠ACF,
∴AC=AF(等角对等边)。
∵四边形ACEF是平行四边形,
∴AF=CE,AC=EF,
∴AF=AC,
∴平行四边形ACEF是菱形(有一组邻边相等的平行四边形是菱形)。
(2) 小英的作法仅能保证EF=AE,但无法确保四边形ACEF是平行四边形,且不能保证邻边相等,因此不能构成菱形。
例 2 [2023·绍兴]如图,在菱形 $ABCD$ 中,$\angle DAB = 40^{\circ}$,连结 $AC$,以点 $A$ 为圆心,$AC$ 长为半径作弧,交直线 $AD$ 于点 $E$,连结 $CE$,则 $\angle AEC$ 的度数是 。
【易错剖析】本题容易出错的地方在于几何计算中,若点的位置不确定,易忽视分类讨论而漏解。
【我的思考】
]

【易错剖析】本题容易出错的地方在于几何计算中,若点的位置不确定,易忽视分类讨论而漏解。
【我的思考】
]
答案:
$10^{\circ}$或$80^{\circ}$
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